化学实验教学的新亮点.doc

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊金属的电化学腐蚀与防护中的碳钢的腐蚀与防护实验为例,我们来对比传统的.而且可以避免人为误差的干扰,还可以减少计算的繁琐.参考文献1 阮方来,熊言林.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验教学的新亮点啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验教学的新亮点 手持技术的应用张彩霞 Caixia_ 胡志刚（福建师范大学 福州 350007）摘 要 本文分析了化学实验教学现状，引入了手持技术的概念和特点，介绍了手持技术在化学实验教学中的应用，为解决化学实验教学困境，提供了一种切实可行的新方法，是化学实验教学是新亮点。关键词 手持技术 化学 实验教学1化学实验教学现状化学是一门以实验为基础的科学，实验是学生获取化学知识、形成化学概念、进行知识创新的重要手段也是培养学生的科学兴趣、科学态度的重要途径，是学生进行科学探究的主要方式。统观我国的中学化学实验教学，由于受各种因素的限制，普遍存在如下特点：1.1“重讲轻做”尽管现在已经进入又一轮的新课改时期，但为了应付高考，很多学校自行增加语文、数学、英语的课时，化学的课时一周一般也就3课时，实验又比较耗时间，用讲能讲清楚的就不做，要做的实验为了缩短时间，避免出现意外，在实验前老师把实验步骤、注意事项讲解得清清楚楚，还规定了一个较短的时间。这样学生的动手操作和和思考的时间很少，实验中出现的问题得不到充分思考与讨论。加上新教材对实验没有具体要求，分散到各个栏目中。以苏教版必修1、2为例，将化学实验分散到如活动与探究、观察与思考、交流与讨论、信息提示、调查研究、化学史话等各个栏目中。1许多教师觉得很多实验，学生做与不做对考试成绩影响不大，为了节省时间就能不做就不做了。1.2“重演示轻探究” 验证性的演示实验仍是实验教学的主要形式。实验前教师明确讲清有关的新知识，然后进行实验演示。它把一些既成事实的原理、概念、定律、物质的化学性质等传授给学生，并验证正确无误，促使学生掌握这些知识，并形成运用这些知识解题的能力。但也有很多老师明白中学化学的实验教学可以设计成学生自主探究实验，也有很多学校确实做了，也收到比较理想的教学效果，但是花费是时间太长，实验过程课堂不容易调控，而且迫于进度和课时的压力不得已而甚少用之。1.3“重技术轻功能” 过去，在实验教学改革中，主要精力用在研究实验技术，使教师掌握实验技术，具备扎实的教学基本功方面。如通过实验教学使学生记住实验步骤，熟知每一步实验的操作，但是却忽略了实验教学原本的功能。实验教学主要目的在于培养学生学会分析问题和解决问题的综合思维能力，也就是说更注重的是思维的训练和能力的培养，发展学生智慧，培养学生的创新精神及创造能力。从心理学方面分析，化学实验所产生的各种现象和问题，很容易使学生的大脑思维紧张地活动起来，产生各种想象、假设和推理。所以这就有利于教师有选择地给予积极正确的指导，帮助学生完成创造性思维的全过程。使学生在学习化学知识、操作化学实验的过程中在创造能力和逻辑思维能力方面得到锻炼和培养。1.4“重结果轻过程”在实验教学中，我们更多的是关注实验成败，也就是实验的结果，而不注重其过程的价值。过去我们也很强调对学生观察能力的培养，但是观察本身往往不是教学的最终目的，实验教学的关键是引导学生把观察到的现象做本质分析，使学生由感性认识逐步上升到理性认识。这个引导上升的过程，就是启发探究、引导学生分析、归纳、抽象概括的逻辑思维能力培养的过程，从感性认识向理性认识飞跃的过程。实验过程，还能使学生养成科学严谨实事求是的态度。即使实验失败，如果能好好寻找原因，总结教训，那么失败也是另一种收获。没有哪一个成功的科学家不是经过无数次的失败最后才取得成功的。2 手持技术带来了实验教学的生机新高中化学课程标准提出，要“引导学生通过实验探究活动来学习化学。”而化学实验教学又面临着如上现状，如何走出化学教学的困境呢？就在这样的背景下，手持技术应运而生，仿佛给化学实验教学注入了新鲜血液，带来了一片生机和活力。2.1手持技术的概念与原理手持技术，又称掌上技术，是由数据采集器、传感器和配套的软件组成的定量采集各种常见数据并能与计算机连接的实验技术系统。2 对于化学来说，它可以测的物理量包括浓度、温度、湿度、色度、光强度、PH值、溶解氧、气压等。 它的工作原理如图1所示，利用传感器把从外部感应到的物理量通过电信号的形式传输到数据采集器,数据采集器将信号规范整合后传送到数据处理系统进行实时分析、统计、拟合等处理。3图1 手持技术工作原理装置图2.2手持技术的特点便携：手持技术又称掌上技术，顾名思义，就是可以在手掌上自由操作的一种技术。它的传感器和数据采集器体积都很小，质量也轻，可以方便携带，随时随地。实时：手持技术在实验的同时，不仅可以查看实验结果，甚至分析实验数据，得出结论，而且还可以看到实验的瞬时状态，看到整个实验的变化。准确：手持技术的一起是事先用程序进行设定的，其处理数据的过程也都是经过电脑软件处理的，失误率较低，数据及结果较准确。而且利用手持技术进行实验，可以尽可能地缩短两次测定的时间间隔，比如精确到一秒测一次。综合：手持技术可以测定的物理量很多，如温度、湿度、浓度、PH、光强读、色度等，而且可以同时测定几个物理量，进行多种因素的分析。直观：利用手持技术进行实验时，实验的过程可以通过数据采集器或电脑直接反映出来，也就是能够观察到实验现象是如何渐变的过程。2.3手持技术应运而生从以上手持技术的原理和特点，我们可以看到，利用手持技术进行实验，便携和实时的优点，可以为我们节约时间，提高实验效率及课堂教学效率；准确和综合的优点，可以提高我们实验数据的准确度，避免了人为的误差，解决了手工处理数据和绘制图像的繁杂、精度不高的问题；直观的优点，可以让实验呈现动态性，给化学教学增添了生动、具体和形象；综合性的特点可以同时测定几个物理量，综合考虑各种因素，也使结果更准确更有说服力。3 手持技术在化学实验教学中的应用示例3.1手持技术使中学化学实验教学更直观利用手持技术进行实验的随时可视性以及动态变化，让学生对实验现象形成视觉上的认知冲突，更形象生动、具体直观。 以金属的电化学腐蚀与防护中的“碳钢的腐蚀与防护”实验为例，我们来对比传统的实验方法与运用手持技术来进行实验。传统的实验只是给学生一个宏观的认识，通过实验现象的观察，让学生明白钢铁腐蚀的基本原理和一些表面的实验现象，而如果我们应用手持技术，则使实验更加直观化。它可以通过自动调节外给电压实时测量反应过程中的电流强度，随着给定电压的升高，电流数值从不稳定的急剧上升阶段在达到一定的数值后开始进入极低的稳定期，而后随着电压数值的进一步升高电流数值又会快速增加。这是因为在这个电化学反应过程中出现了钝化区和过钝化区。我们也可以清楚地从计算机屏幕上观察瞬时反应实验数值，让学生对钢铁电化学腐蚀和钝化过程有了一个更清楚的认识。43.2 手持技术使中学化学实验教学更高效 先进的手持技术与实验探究式教学结合, 学生在进行探究实验的过程中, 能在较短的时间里取得实验结果，并可以不必进行复杂的人工计算和操作，从而更高效地掌握更多的化学知识和先进的实验技术。例如：在研究不同的温度牛奶的保质时间有什么区别时，如果用传统的实验方法, 学生需要整夜守在实验桌旁不停地测量牛奶的pH 值和液体的温度；但利用手持技术进行实验，只要选用pH 探头和温度探头, 接着对仪器的参数进行一些设置，多久采集一次数据，一共采集多少个数据等，对于实验数据的测量和处理就可以交给数据采集器和计算机，既省时又省力，完全可以利用这些时间做其他事情。3.3 手持技术使中学化学实验教学更准确手持技术的出现，使一些化学实验由不可能走向可能，使实验数据比人工测定的也更为精确，如PH值的测定、浓度的测定等。以“空气中二氧化碳的温室效应”探究实验为例，这一实验用传统的实验方法几乎不可能实现，但是我们利用手持技术进行实验，用集气瓶分别收集四种不同体积的二氧化碳气体，这样集气瓶中的气体就相当于含有不同浓度二氧化碳的空气。我们同时把这四个集气瓶放置于室外阳光下，设置数据采集器为每秒采集一个数据一共采集500个，把温度传感器探头，伸入集气瓶中进行测定，把测得的数据用计算机进行处理，绘制图像，进行结果分析，进而得出结论。3.4手持技术使中学化学实验教学更综合基于以上的叙述，我们知道手持技术非常适合于定量问题及多变量关系的研究，所以在教学中遇到这种类型的问题，可以让学生利用这一手段解决问题，从而得出多种影响因素之间的相互联系。提高学生解决定量问题和综合问题的能力。以“影响化学反应速率的因素”实验为例，我们分别以（1）相同浓度的过氧化氢溶液、不同用量的MnO2催化剂（2）相同用量的MnO2催化剂、不同浓度的过氧化氢溶液进行实验，传统实验方法，我们只能通过观察这些实验中放出气泡的快慢、多少来的出结论，这样的实验缺乏具体数据的支撑，可信度不高。而利用手持技术的气压传感器测量过氧化氢分解时所引起的压强变化，通过实验比较了不同催化剂用量的条件下相同浓度的过氧化氢溶液分解速率，和相同催化剂用量下不同浓度的过氧化氢溶液的分解速率，得出结果催化剂的用量与化学反应速率的关系，和溶液的浓度与化学反应速率的关系，对反应速率进行了线性拟合，还可以建立过氧化氢催化分解反应的动力学方程。3.5手持技术使中学化学实验教学更简易由于手持技术的数据采集的自动化，使实验操作变得简单，大容量的信息储存，多种模式的显示方式有利于培养学生信息采集、整理和分析的能力，同时也可以减少实验因人为原因造成的误差，可以使学生集中注意力于实验设计等高级思维活动，充分关注问题解决策略的运用。以“酸碱中和滴定”为例，“酸碱中和滴定”是指“利用已知浓度的酸或碱去滴定一定体积未知浓度的酸或碱，通过测定反应完全时消耗已知浓度的酸或碱的体积，从而推出未知浓度的碱或酸的浓度的方法。”我们传统的实验方法是主要采用酸碱指示剂来确定滴定终点，但学生常因指示剂的选取不当或终点判断过早（或过晚）等问题而造成较大的实验误差。是否有比指示剂法更准确更方便的实验方法呢? 当然有。我们利用手持技术的电导率传感器测定电解质物质的量浓度的方法，将实验结果输出到计算机中进行处理，并进行相关计算(C 酸= C 碱V 碱 / V 酸) ，或者通过图像上的折线来判定，就可以得到结论了。这样不仅可以减小指示剂种类和浓度产生的误差，而且可以避免人为误差的干扰，还可以减少计算的繁琐。参考文献1 阮方来,熊言林.化学教育,2008年第9期,5-72 钱扬义.手持技术在理科实验中的应用研究.北京:高等教育出版社,2003.9,1-33 谢戈平,沈晓虹.教学仪器与实验.第22卷2006年第8期，194 叶春峰,蔡军,曾玲等.教学与管理,2006年4月20日,129-130A new bright spot of Chemical experiment teachingHand-held technologyZhang Caixia * HU Zhigang (Fujian Normal University, Fuzhou 350007) Abstract: This paper analyzes the situation of chemical experiment teaching, pulls in the concept and characteristics of hand-held technology, and introduces the application of hand-held technology in the teaching of chemistry experiments, in order to solve the dilemma of teaching chemistry experiment, providing a practical new approach to chemical Experimental teaching .It is a new bright spot of chemical experiment teaching. Keywords: hand-held technology Chemistry Experiment Teaching啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊